(57)【要約】【課題】  不純物濃度のばらつきの少ない不純物ドープ多結晶半導体層を絶縁基板上に有する半導体基板の製造方法を提供する。【解決手段】  不純物を含有する多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板の製造方法であって、上記製造方法は、上記多結晶半導体層よりも高濃度の不純物ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、上記多結晶半導体層よりも低濃度の不純物ドープ非晶質半導体層又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、非晶質半導体層を結晶化する工程とを含む半導体基板の製造方法である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物を含有する多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板の製造方法であって、
該製造方法は、該多結晶半導体層よりも高濃度の不純物ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、
該多結晶半導体層よりも低濃度の不純物ドープ非晶質半導体層又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、
非晶質半導体層を結晶化する工程と
を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の膜厚は、非晶質半導体層全体の膜厚に対して、１／５０以上、１／２以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の膜厚は非晶質半導体層全体の膜厚に対して、１／２０以上、１／５以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記非晶質半導体層の最上層は、不純物が添加されていないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記不純物は、１３族元素であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記不純物は、１５族元素であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記非晶質半導体層結晶化工程は、レーザー照射を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板は、アクティブマトリクス基板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の半導体基板の製造方法を用いて製造されたことを特徴とするアクティブマトリクス基板。
【請求項１０】
請求項９記載のアクティブマトリクス基板を含んで構成されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
前記半導体基板は、太陽電池基板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体基板の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする太陽電池基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の製造方法に関する。より詳しくは、絶縁表面上に多結晶半導体層が設けられ、液晶表示装置や有機エレクトロルミネセンス表示装置等の表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板や太陽電池基板等の製造方法に好適な半導体基板の製造方法、並びに、それを用いて得られるアクティブマトリクス基板、液晶表示装置及び太陽電池基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板は、半導体の電気特性を利用した能動素子である半導体素子を基板上に備えた回路基板であり、例えば、オーディオ機器、通信機器、コンピュータ、家電機器等の電子機器に広く応用されている。なかでも、液晶表示装置（以下「ＬＣＤ」ともいう）や有機エレクトロルミネセンス表示装置（以下「有機ＥＬディスプレイ」ともいう）等の薄型表示装置等に用いられる半導体基板は、アクティブマトリクス基板として、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」ともいう）や各画素を制御する制御回路等として利用され、表示装置の高精細化や高速動画表示を可能にしている。ここで、ＴＦＴ等の半導体素子に用いられる半導体としては、シリコン、ゲルマニウム等が挙げられるが、このような真性半導体のままでは電気絶縁性が大きすぎるために半導体素子としては利用できない。そこでホウ素等のＰ型不純物やリン等のＮ型不純物を真性半導体にドープし、電荷の運び手（キャリア）である電子又は正孔を少数発生させることで、真性半導体は導電性を付与され、能動素子として機能することができる。
【０００３】
近年、表示装置に用いられるＴＦＴを備えた半導体基板において、表示装置の大型化・高精細化にともない、各ＴＦＴの小型化や高性能化が求められている。したがって、ＴＦＴ中の半導体の更なる薄膜化や高速動作化が求められるとともに、各ＴＦＴの特性ばらつきの低減が要求されている。ここで、基板上への半導体層形成方法としては、一般的にシリコン等の原料ガスをＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により製膜することが行われている。また、半導体層への不純物ドープの方法として、シリコンガスに不純物ガスを混入させた混合ガスをＣＶＤ法により製膜することで、基板上に不純物がドープされた非晶質シリコン（以下「ａ−Ｓｉ」ともいう）膜を形成する技術が開示さている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、混入される不純物ガスは微量であるため流量制御が困難となり、基板面内において半導体層の不純物濃度にばらつきが発生してしまい、その結果として、不純物濃度の不均一性に起因する半導体基板の不良特性が増加しやすくなっていた。
【０００４】
また近年、ＴＦＴを備えた半導体基板において、非晶質シリコン膜にエキシマレーザーを照射し、多結晶化されたシリコン層を備える多結晶シリコンＴＦＴを製造する技術が開示されている（例えば、特許文献２〜５参照）。これによれば、多結晶シリコンＴＦＴにおける半導体層の自己整合構造の採用によるＴＦＴの高性能化が可能となる。また、多結晶シリコンの移動度は非晶質シリコンに比べて大きいことから、多結晶シリコンＴＦＴをアクティブマトリクス基板に用いた場合には、同一基板上に駆動回路を一体的に形成することができ、表示装置の省スペース化が可能となる。更に、レーザー照射による多結晶化は、ガラス基板の歪点以下の温度で行うことができるため、高価な石英基板を用いる必要がない等の利点を有する。しかしながら、上述したＣＶＤ法を用いて不純物をドープした非晶質半導体膜にレーザー照射を行っても、多結晶半導体中の不純物濃度のばらつきは解消されず、均一な不純物濃度を有する多結晶半導体層を得ることは困難であった。
このように、ＣＶＤ法を用いた半導体基板の製造方法に関して、反応ガスに混入される不純物ガスが極めて微量で流量制御が困難であるため、流量バラツキに起因する非晶質半導体中の不純物濃度のばらつきが発生し、その結果として、レーザー照射により多結晶化された多結晶半導体においても不純物濃度にバラツキが発生してしまうという点で改善の余地があった。
【特許文献１】特開平４−３４８５３３号公報
【特許文献２】特開平６−４５６０７号公報
【特許文献３】特開平６−９７１９６号公報
【特許文献４】特開２００１−６０５５１号公報
【特許文献５】特開２００２−３６７９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、不純物濃度のばらつきの少ない不純物ドープ多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、ＣＶＤ法を用いた半導体基板の製造方法において、不純物濃度のばらつきの少ない多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板の製造方法について種々検討したところ、不純物ドープ非晶質半導体層の形成工程に着目した。そして、多結晶半導体層よりも高濃度の不純物ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、多結晶半導体層よりも低濃度の不純物ドープ非晶質半導体層又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、非晶質半導体層を結晶化する工程とを含むことにより、不純物濃度のばらつきの少ない多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板を製造できることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、不純物を含有する多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板の製造方法であって、上記製造方法は、上記多結晶半導体層よりも高濃度の不純物ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、上記多結晶半導体層よりも低濃度の不純物ドープ非晶質半導体層又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、非晶質半導体層を結晶化する工程とを含む半導体基板の製造方法である。
ここで、上記多結晶半導体層よりも高濃度の不純物ドープ非晶質半導体層（以下「不純物高濃度ドープ非晶質半導体層」ともいう）とは、本発明の最終形成物の多結晶半導体層における不純物濃度に比べて不純物濃度が高い非晶質半導体層のことを意味し、上記多結晶半導体層よりも低濃度の不純物ドープ非晶質半導体層（以下「不純物低濃度ドープ非晶質半導体層」ともいう）とは、同様に多結晶半導体層の不純物濃度に比べて不純物濃度が低い非晶質半導体層のことを意味する。また、上記不純物非ドープ非晶質半導体層とは、不純物が添加されていない非晶質半導体層のことを意味する。更に、上記非晶質半導体層とは、１以上の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層と１以上の不純物非ドープ非晶質半導体層及び／又は１以上の不純物低濃度ドープ非晶質半導体層とが積層されて形成されるものである。なお、上記半導体の材質としては、本発明の効果を奏するものであれば特に限定されず、例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）等の単体、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）等の化合物が挙げられるが、特にシリコン（Ｓｉ）が好ましい。また、上記絶縁表面とは、半導体基板において絶縁と評価できるものであればよい。
【０００８】
本発明の半導体基板の製造方法によれば、上記不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程を行うことにより、半導体元素を含む原料ガスに不純物ガスが混入された混合ガスを用いて、ＣＶＤ法により絶縁表面上に不純物高濃度ドープ非晶質半導体層を形成することが可能となる。このとき、不純物ガスの流量を上げて非晶質半導体層を製膜することができることから、不純物ガスの流量の制御性を向上させることが可能となる。また、上記不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程を行うことにより、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層上に不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成することができる。更に、上記非晶質半導体層結晶化工程を含むことにより、不純物ドープ多結晶半導体層を絶縁表面上に形成することができる。このとき、図７に示すように、非晶質半導体が融解・再結晶して多結晶化する際に、不純物は不純物高濃度ドープ非晶質半導体層２３から不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層２２へ拡散するため、均一な不純物濃度を有する多結晶半導体層６を形成することができる。したがって、本発明によれば、半導体基板の多結晶半導体層における不純物濃度の不均一性に起因して発生する不良特性を低減することができ、歩留まりを向上することができる。
【０００９】
上記原料ガスの成分としては、半導体元素を含んでなるガスであれば特に限定されないが、半導体をシリコンとした場合には、特にシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６） 等が好ましい。また、上記不純物ガスの成分としては特に限定されないが、後述する不純物元素を含んでなるガスであることが好ましい。更に、上記ＣＶＤ法としては、特に限定されず、例えば、常圧ＣＶＤ法、低圧ＣＶＤ法、リモートプラズマＣＶＤ法等が挙げられるが、特にプラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。
【００１０】
本発明の半導体基板の製造方法としては、上記不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程、上記不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程及び上記非晶質半導体層結晶化工程を必須工程として含むのである限り、その他の工程を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。したがって、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、下記（ａ）〜（ｃ）の工程を行う態様もまた、本発明の半導体基板の製造方法に含まれる。
（ａ）第一の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程／第二の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程／第三の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程／第一、第二及び第三の非晶質半導体層結晶化工程をこの順に行う態様。
（ｂ）第一の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程／第二の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程／第一及び第二の非晶質半導体層結晶化工程をこの順に行う態様。
（ｃ）第一の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程／第二の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程／第三の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程／第四の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程／第五の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程／第一、第二、第三、第四及び第五の非晶質半導体層結晶化工程をこの順に行う態様。
本発明はまた、不純物高濃度ドープ、不純物低濃度ドープ及び不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程を含むものであってもよく、例えば、第一の不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程／第二の不純物低濃度ドープ非晶質半導体層形成工程／第三の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程／第一、第二及び第三の非晶質半導体層結晶化工程をこの順に行う態様も、本発明の半導体基板の製造方法に含まれる。
【００１１】
また、本発明の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程において、非晶質半導体層は不純物が添加されていないことが好ましい。これにより、多結晶半導体層の所望の不純物濃度に対して、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の不純物濃度を更に大きく設定することができるので、不純物ガスの流量を上げることができ、流量の制御性を向上させることが可能となる。また、同様の観点から、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の膜厚は小さいほうが好ましく、具体的には、非晶質半導体層全体の膜厚に対して、１／５０以上、１／２以下であることが好ましく、よりに好ましくは、１／２０以上、１／５以下であることが好ましい。ここで、それぞれに好ましい下限を設定したのは、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の膜厚を小さすぎると、膜厚比の制御が困難になるためである。なお、膜厚比が１／５０未満であると、非晶質半導体層全体の膜厚を薄くした場合には、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の膜厚にばらつきが生じてしまうことがある。また、膜厚比が１／２を超えると、極めて微量な不純物を有する多結晶半導体層を得る際には、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成時の不純物ガスの流量も微量となり、流量バラツキに起因する不純物高濃度ドープ非晶質半導体中の不純物濃度のばらつきが発生してしまうことがある。
【００１２】
本発明により形成される非晶質半導体層の最上層は、不純物が添加されていないことが好ましい。これは不純物高濃度ドープ又は不純物低濃度ドープ非晶質半導体層を最上層にした場合、ＣＶＤチャンバー内の堆積物の最上層も不純物ドープ非晶質半導体になってしまう。そして、次の基板の非晶質半導体層に不純物が拡散してしまい、不純物濃度が狂う等の可能性がある。これを回避するため、不純物ドープ非晶質半導体層形成チャンバーと非ドープ非晶質半導体層形成チャンバーを分ける、又は、１枚ごとにチャンバードライクリーニングを行い、ＣＶＤチャンバー内の堆積物を除去すること等が考えられる。しかしながら、ＣＶＤの処理能力が落ちることが考えられ好ましくない。そのために、非晶質半導体層の最上層が不純物を添加しない層であれば、ＣＶＤチャンバー内の堆積物の最上層も非ドープ非晶質半導体層となり、チャンバー堆積物内の不純物が非ドープ非晶質半導体層に封じ込められ、不純物の拡散を低減することができるので、次の基板に不純物拡散の悪影響を与えることがなくなる。
【００１３】
ここで、図８を用いて本発明に係る製膜のチャンバー構成の一例について説明する。図８は、本発明に係るＣＶＤチャンバーの構成模式図である。本発明に係るＣＶＤチャンバーは、搬送室３０に接続された第一反応室３１、第二反応室３２、第三反応室３３、第四反応室３４、導入室３５及び予備加熱室３６により構成されている。これにより、クリーン環境下でガラス基板上に連続的に窒化シリコン、酸化シリコン、不純物ドープａ−Ｓｉ層、非ドープａ−Ｓｉ層を形成することができる。各反応室の割り当てとしては、特に限定されず、例えば、（１）各第一反応室３１、第二反応室３２内で窒化シリコン及び酸化シリコンの製膜を連続して行い、その後、各第三反応室３３、第四反応室３４内で不純物ドープａ−Ｓｉ層４及び非ドープａ−Ｓｉ層５を連続して製膜する態様、（２）各第一反応室３１、第二反応室３２、第三反応室３３、第四反応室３４内で窒化シリコン２、酸化シリコン３、不純物ドープａ−Ｓｉ層及び非ドープａ−Ｓｉ層を連続して製膜する態様、（３）各第一反応室３１、第二反応室３２内で窒化シリコン及び酸化シリコンの製膜を連続して行い、次に、第三反応室３３内で不純物ドープａ−Ｓｉ層の製膜を行い、その後、第四反応室３４内で非ドープａ−Ｓｉ層を製膜する態様等が挙げられる。
【００１４】
本発明の非晶質半導体層形成工程においてドープされる不純物とは、真性半導体の抵抗を減少させるために、半導体に添加される物質のことであり、１３族元素又は１５族元素であることが好ましい。１３族元素をドープした場合には半導体原子間に正孔が発生し、半導体はＰ型半導体となり、１５族元素をドープした場合には半導体原子間に自由電子が供給され、半導体はＮ型半導体となるので、半導体に導電性が付与され、半導体素子は能動素子として機能することができる。また、それぞれの元素としては、特に限定されないが、１３族元素ではホウ素、１５族元素ではリンであることが好ましい。
【００１５】
本発明の非晶質半導体層結晶化工程は、レーザー照射を行うことが好ましく、特にエキシマレーザー等の高エネルギーパルス光を試料に照射して、材料を瞬間的に溶融させ、結晶化させるレーザアニール法を用いて行うことが好ましい。これによれば、非晶質半導体層を選択的に溶融・多結晶化させることができるため、絶縁基板の温度上昇を低く押さえられ、その結果として、半導体基板製造工程の低温プロセス化が実現できる。
【００１６】
上記半導体基板は、アクティブマトリクス基板であることが好ましい。これによれば、不純物濃度の不均一性に起因して発生するアクティブ素子等の特性不良を低減することができるので、アクティブマトリクス基板の製造プロセスにおける歩留まりを向上させることが可能となる。本発明はまた、上記半導体基板の製造方法を用いて製造されたアクティブマトリクス基板でもある。このアクティブマトリクス基板によれば、基板面内の各アクティブ素子の特性ばらつきが低減されているので、ＬＣＤや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置に好適に用いることができる。
【００１７】
また、上記半導体基板は、太陽電池基板であることが好ましい。本発明の半導体基板の製造方法によれば、大きな面積を有する絶縁基板上に容易に均一な多結晶半導体層を形成することができることから、太陽電池基板の製造方法に好適に用いることができる。本発明は更に、本発明の太陽電池基板の製造方法を用いて製造された太陽電池基板でもある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の半導体基板の製造方法によれば、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、非晶質半導体層を結晶化する工程を行うことにより、不純物濃度のばらつきの少ない多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板を製造することができる。またその結果として、多結晶半導体層における不純物濃度の不均一性に起因する半導体基板の不良特性を低減することができるので、歩留まりを向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に実施例を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２０】
（実施例１）
図１を用いて、本発明の半導体基板の製造方法を用いたアクティブマトリクス基板の製造方法について説明する。図１は、本実施例のアクティブマトリクス基板の製造工程フローを示す断面模式図である。図１（ａ）に示すように、まず基板１上に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン層２（厚み：５０ｎｍ）／酸化シリコン層３（１００ｎｍ）を形成した。その後、プラズマＣＶＤ法により、不純物ドープａ−Ｓｉ層４（５ｎｍ）／非ドープａ−Ｓｉ層５（４５ｎｍ）を形成した。すなわち、不純物ドープａ−Ｓｉ層４の膜厚は、ａ−Ｓｉ層全体（５０ｎｍ）の１／１０の膜厚であるが、これに限るものではない。このとき、非ドープａ−Ｓｉ層５は、ＳｉＨ４／Ｈ２混合ガスを用いて形成し、不純物ドープａ−Ｓｉ層４は、ＳｉＨ４／Ｈ２混合ガスに微量のＢ２Ｈ６ガスを混入して形成した。これにより、不純物ドープａ−Ｓｉ層４は、Ｐ型のａ−Ｓｉ層となる。なお、本実施例においては、連続で、窒化シリコン層２／酸化シリコン層３／不純物ドープａ−Ｓｉ層４／非ドープａ−Ｓｉ層５を同一チャンバー内で連続に形成することもできる。また、本実施例では、不純物ドープａ−Ｓｉ／非ドープａ−Ｓｉの順に形成しているが、例えば、非ドープａ−Ｓｉ／不純物ドープａ−Ｓｉ、非ドープａ−Ｓｉ／不純物ドープａ−Ｓｉ／非ドープａ−Ｓｉ、又は、非ドープａ−Ｓｉ／不純物ドープａ−Ｓｉ／非ドープａ−Ｓｉ／不純物ドープａ−Ｓｉ／非ドープａ−Ｓｉ等の順に形成してもよい。更に、非ドープａ−Ｓｉ層の代わりに不純物ドープ量を下げたａ−Ｓｉ層を形成してもよい。
【００２１】
次に、本実施例のａ−Ｓｉ層の形成工程について更に詳細な説明を行う。まず、ａ−Ｓｉ形成チャンバーに、ＳｉＨ４／Ｈ２混合ガス及び微量のＢ２Ｈ６ガスを流した。このとき、各ガスの流量は、ＳｉＨ４：２００ｓｃｃｍ、Ｈ２：１７２０ｓｃｃｍとし、Ｈ２で希釈して１００ｐｐｍの濃度のＢ２Ｈ６ガスを８０ｓｃｃｍとした。各ガスの流量が安定した後、プラズマを印加し、不純物ドープａ−Ｓｉ層４を形成した。その後、Ｈ２ガスやＮ２ガス等で、チャンバーをパージした。これは、チャンバー内のＢ２Ｈ６ガスをパージするためである。その後、ＳｉＨ４（２００ｓｃｃｍ）／Ｈ２（１８００ｓｃｃｍ）混合ガスを流す。このとき、Ｂ２Ｈ６ガスは流さない。流量が安定した後、プラズマを印加し、非ドープａ−Ｓｉ層５を形成した。
【００２２】
次に、本実施例の多結晶半導体層の形成工程について更に詳細な説明を行う。図１（ｂ）に示すように、不純物ドープａ−Ｓｉ層４及び非ドープａ−Ｓｉ層５にエキシマレーザーを照射し、ａ−Ｓｉ層を多結晶化させた。このとき、不純物元素であるホウ素が不純物ドープａ−Ｓｉ層４から非ドープａ−Ｓｉ層５へ拡散し、不純物が均一に分散されたＰ型の多結晶半導体層６が形成される。その後、図１（ｃ）に示すように、多結晶半導体層６をパターニング成形し、続いて多結晶半導体層６上にゲート絶縁膜７を形成した。更にゲート絶縁膜７上にゲート電極層を形成し、パターニングを行うことによってゲート電極膜８を形成した。その後、図１（ｄ）に示すように、ゲート電極膜８をマスクとし、リン等をイオン注入装置等で多結晶半導体層６に注入し、熱処理を行うことによって、Ｎ型の多結晶半導体層であるソース領域９及びドレイン領域１０を形成した。これにより、Ｎ−ｃｈのＴＦＴを形成した。その後、図１（ｅ）に示すように、層間絶縁膜１１の形成・パターニング、ソース電極１２及びドレイン電極１３の形成・パターニング、有機層間絶縁膜１４の形成・パターニング、画素電極１５の形成・パターニングを行い、本実施例のアクティブマトリックス基板を作製した。
【００２３】
（実施例２）
次に、実施例２のアクティブマトリックス基板の製造方法について説明する。本実施例においては、まず基板上に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン層（厚み：５０ｎｍ）／酸化シリコン層（１００ｎｍ）を形成した。その後、プラズマＣＶＤ法により、不純物ドープａ−Ｓｉ層（５ｎｍ）／非ドープａ−Ｓｉ層（４５ｎｍ）を形成した。すなわち、不純物ドープａ−Ｓｉ層の膜厚は、ａ−Ｓｉ層全体（５０ｎｍ）の１／１０の膜厚であるが、これに限るものではない。このとき、非ドープａ−Ｓｉ層は、ＳｉＨ４／Ｈ２混合ガスを用いて形成し、不純物ドープａ−Ｓｉ層は、ＳｉＨ４／Ｈ２混合ガスに微量のＰＨ３ガスを混入して形成した。これにより、不純物ドープａ−Ｓｉ層は、Ｎ型のａ−Ｓｉ層となる。なお、本実施例においては、連続で、窒化シリコン層／酸化シリコン層／不純物ドープａ−Ｓｉ層／非ドープａ−Ｓｉ層を同一チャンバー内で連続に形成することもできる。また、本実施例では、不純物ドープａ−Ｓｉ／非ドープａ−Ｓｉの順に形成しているが、例えば、非ドープａ−Ｓｉ／不純物ドープａ−Ｓｉ、非ドープａ−Ｓｉ／不純物ドープａ−Ｓｉ／非ドープａ−Ｓｉ、又は、非ドープａ−Ｓｉ／不純物ドープａ−Ｓｉ／非ドープａ−Ｓｉ／不純物ドープａ−Ｓｉ／非ドープａ−Ｓｉ等の順に形成してもよい。更に、非ドープａ−Ｓｉ層の代わりに不純物ドープ量を下げたａ−Ｓｉ層を形成してもよい。
【００２４】
次に、本実施例のａ−Ｓｉ層の形成工程について更に詳細な説明を行う。まず、ａ−Ｓｉ形成チャンバーに、ＳｉＨ４／Ｈ２混合ガス及び微量のＰＨ３ガスを流した。このとき、各ガスの流量は、ＳｉＨ４：２００ｓｃｃｍ、Ｈ２：１７２０ｓｃｃｍとし、Ｈ２で希釈して１００ｐｐｍの濃度のＰＨ３ガスを８０ｓｃｃｍとした。各ガスの流量が安定した後、プラズマを印加し、不純物ドープａ−Ｓｉ層を形成した。その後、Ｈ２ガスやＮ２ガス等で、チャンバーをパージした。これは、チャンバー内のＰＨ３ガスをパージするためである。その後、ＳｉＨ４（２００ｓｃｃｍ）／Ｈ２（１８００ｓｃｃｍ）混合ガスを流す。このとき、ＰＨ３ガスは流さない。流量が安定した後、プラズマを印加し、非ドープａ−Ｓｉ層を形成した。
【００２５】
次に、本実施例の多結晶半導体層の形成工程について更に詳細な説明を行う。不純物ドープａ−Ｓｉ層及び非ドープａ−Ｓｉ層にエキシマレーザーを照射し、ａ−Ｓｉ層を多結晶化させた。このとき、不純物元素であるリンが不純物ドープａ−Ｓｉ層から非ドープａ−Ｓｉ層へ拡散し、不純物が均一に分散されたＮ型の多結晶半導体層が形成される。その後、多結晶半導体層をパターニング成形し、続いて多結晶半導体層上にゲート絶縁膜を形成した。更にゲート絶縁膜上にゲート電極層を形成し、パターニングを行うことによってゲート電極膜を形成した。その後ゲート電極膜をマスクとし、ホウ素等をイオン注入装置等で多結晶半導体層に注入し、熱処理を行うことによって、Ｐ型の多結晶半導体層であるソース領域及びドレイン領域を形成した。これにより、Ｐ−ｃｈのＴＦＴを形成した。その後、層間絶縁膜の形成・パターニング、ソース電極及びドレイン電極の形成・パターニング、有機層間絶縁膜の形成・パターニング、画素電極の形成・パターニングを行い、本実施例のアクティブマトリックス基板を作製した。
【００２６】
（比較例１）
次に、比較例1のアクティブマトリックス基板の製造方法について説明する。本比較例においては、まず基板上に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン（５０ｎｍ）／酸化シリコン（１００ｎｍ）を形成した。その後、プラズマＣＶＤ法により、不純物ドープａ−Ｓｉ（５０ｎｍ）を形成した。この時のガスの種類及びガスの流量は、ＳｉＨ４：２００ｓｃｃｍ、Ｈ２：１７９２ｓｃｃｍとし、Ｂ２Ｈ６ガスの流量は、実施例１の流量の１／１０である８ｓｃｃｍとした。一方Ｂ２Ｈ６ガスの濃度は実施例１と同じになるように、Ｈ２ガスで希釈して１００ｐｐｍのとした。その後、実施例１と同様の方法にて、本比較例のアクティブマトリックス基板を作製した。
【００２７】
ここで、実施例１と比較例１とのシート抵抗及びＴＦＴ特性を比較した結果を図３、４に示す。図３は、実施例１と比較例１とのＰ型の多結晶半導体膜のシート抵抗であり、図４は、Ｎ−ｃｈのＴＦＴのＶｔｈ値である。実施例１においては、Ｂ２Ｈ６ガスの流量の制御が容易に行えることから、ばらつきのない良好なシート抵抗及びＴＦＴ特性を示した。一方比較例１においては、Ｂ２Ｈ６ガスの流量が実施例１の１／ １０の８ｓｃｃｍと極めて微量であるため、流量制御が困難であるとともに、Ｂ２Ｈ６ガスが基板面を均一に流れず、流量ばらつきが起こり、その結果として、シート抵抗及びＴＦＴ特性のばらつきを引き起こしていた。
【００２８】
（比較例２）
次に、比較例２のアクティブマトリックス基板の製造方法について説明する。本比較例においては、まず基板上に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン（５０ｎｍ）／酸化シリコン（１００ｎｍ）を形成する。その後、プラズマＣＶＤ法により、不純物ドープａ−Ｓｉ（５０ｎｍ）を形成する。この時のガスの種類及びガスの流量は、ＳｉＨ４：２００ｓｃｃｍ、Ｈ２：１７２０ｓｃｃｍとし、Ｂ２Ｈ６ガスの流量は、実施例１と同じ流量の８０ｓｃｃｍとした。一方Ｂ２Ｈ６ガスの濃度は、Ｈ２ガスで希釈して、実施例１の１／１０である１０ｐｐｍとした。その後、実施例１と同様の方法にて、本比較例のアクティブマトリックス基板を作成した。
【００２９】
ここで、実施例１と比較例２との抵抗及びＴＦＴ特性を比べた結果を図５、６に示す。図５は、実施例１と比較例２とのＰ型の多結晶半導体膜のシート抵抗であり、図６は、Ｎ−ｃｈのＴＦＴのＶｔｈ値である。比較例２においては、Ｂ２Ｈ６の流量が実施例１と同じ流量であるため、流量制御が容易であるため、同一基板面内の流量ばらつきは抑えられた。しかしながら、Ｂ２Ｈ６の濃度が実施例１の１／１０の１０ｐｐｍと極めて低濃度であるため、チャンバーのガス配管へのＢ２Ｈ６の吸着の影響が顕著になり、その結果として、基板間でのシ−ト抵抗及びＴＦＴ特性のばらつきを引き起こしていた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１のアクティブマトリクス基板の製造工程フローを示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る別の製造方法の形態により得られた半導体基板の断面模式図である。
【図３】実施例１と比較例１とのシート抵抗を比較した図である。
【図４】実施例１と比較例１とのＴＦＴ特性を比較した図である。
【図５】実施例１と比較例２とのシート抵抗を比較した図である。
【図６】実施例１と比較例３とのＴＦＴ特性を比較した図である。
【図７】本発明の製造工程フローの一部を示す断面模式図である。
【図８】本発明に係るＣＶＤチャンバーの構成模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：基板
２：窒化シリコン層
３：酸化シリコン層
４：不純物ドープａ−Ｓｉ層
５：非ドープａ−Ｓｉ層
６：多結晶半導体層
７：ゲート絶縁膜
８：ゲート電極膜
９：ソース領域
１０：ドレイン領域
１１：層間絶縁膜
１２：ソース電極
１３：ドレイン電極
１４：有機層間絶縁膜
１５：画素電極
２０：第一のベースコート層
２１：第二のベースコート層
２２：不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層
２３：不純物高濃度ドープ非晶質半導体層
３０：搬送室
３１：第一反応室
３２：第二反応室
３３：第三反応室
３４：第四反応室
３５：導入室
３６：予備加熱室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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